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等离子喷涂致密La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)透氧膜的氧传输行为

稀有金属材料与工程 2018年第12期47卷 3697-3702页

作者：牛少鹏周克崧徐丽萍邓畅光毛杰曾威华南理工大学广东广州510640 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510651

采用超音速等离子喷涂(SAPS)和等离子物理气相沉积方法(PS-PVD)制备了结构致密的钙钛矿型(ABO_3)La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(LSCF)透氧膜。利用氧程序升温脱附(O2-TPD)、XPS等手段,比较了2种膜在200～900℃间氧物种在表面及体相中的传递变化情况。O2-TPD结果显示:SAPS膜的物理吸附氧脱附量、化学吸附氧脱附量和晶格氧脱附量分别超过PS-PVD膜的2倍、3倍和6倍;而XPS结果显示:SAPS膜表面吸附氧与晶格氧O1s峰面积比也高于PS-PVD膜。以上结果表明SAPS膜对氧具有更好的吸附及解离能力、更多的本征氧空位及更高的空位生成能力。

关键词：超音速等离子喷涂低压等离子物理气相沉积透氧膜氧传输行为

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增材制造马氏体时效钢件离子氮化的组织-性能研究

增材制造马氏体时效钢件离子氮化的组织-性能研究

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第四届粤港澳大湾区真空科技创新发展论坛暨2020年广东省真空学会学术年会

作者：洪悦董东东林松盛汪唯唐春梅匡同春代明江广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室华南理工大学材料科学与工程学院

增材制造马氏体时效钢的强韧性通常采用热处理方法进行调控,但进一步提高硬度和耐磨性仍然很困难。本工作拟通过离子氮化的方式进一步提高增材制造马氏体时效钢的机械性能。本工作对比研究了原始态和固溶、时效等常规热处理后的马氏体... 详细信息

增材制造马氏体时效钢的强韧性通常采用热处理方法进行调控,但进一步提高硬度和耐磨性仍然很困难。本工作拟通过离子氮化的方式进一步提高增材制造马氏体时效钢的机械性能。本工作对比研究了原始态和固溶、时效等常规热处理后的马氏体时效钢氮化行为及强韧化机理。研究结果表明,增材制造马氏体时效钢在不同热处理后获得的氮化样品均形成由富氮白亮层和富钼扩散层组成的氮化层。相对于增材制造样品,所有氮化样品的硬度和耐磨性均明显提升。增材制造后直接氮化的样品会出现同步时效效应提高心部硬度。相对于其他氮化样品,直接氮化样品表层具有最高的硬度、最好的韧性和最低的摩擦系数。显微组织表征和能量计算结果表明,增材制造直接氮化样品的优秀机械性能源于一种新型氮化结构和钼元素偏聚。这种新型氮化结构是由沿增材制造亚晶界分布粗晶含氮奥氏体相(γN)和贯穿亚晶界的细晶γN组成的交错层状结构。新型氮化结构有利于氮化层的强韧化和Fe-O-Si自润滑膜的形成。以上结果表明增材制造马氏体时效钢直接氮化流程最短且性能最优,直接氮化有望成为增材制造马氏体时效钢氮化处理的主流趋势。

关键词：马氏体时效钢耐磨性增材制造离子氮化

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超疏水复合涂层的制备和性能研究

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材料研究学报 2018年第7期32卷 502-512页

作者：高硕洪刘敏庞晓军张小锋邓畅光梁兴华邓春明广东工业大学材料与能源学院广州510006 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州510651

采用大气等离子喷涂工艺(APS)制备了双层Al_2O_3/PTFE复合涂层和单层Al_2O_3-PTFE复合涂层两种涂层结构体系的疏水复合涂层,使用扫描电子显微镜(SEM)、3D表面形貌仪、显微硬度计、接触角测试仪和摩擦磨损试验机分别表征了复合涂层的微... 详细信息

采用大气等离子喷涂工艺(APS)制备了双层Al_2O_3/PTFE复合涂层和单层Al_2O_3-PTFE复合涂层两种涂层结构体系的疏水复合涂层,使用扫描电子显微镜(SEM)、3D表面形貌仪、显微硬度计、接触角测试仪和摩擦磨损试验机分别表征了复合涂层的微观形貌、相组成、粗糙度、硬度、疏水性能以及耐磨性能。评价复合涂层的性能并进而研究了Al_2O_3陶瓷作为粘结层和硬质颗粒填充相以及工艺参数对复合涂层的疏水性能和耐磨性能的影响。结果表明:无论Al_2O_3陶瓷作为粘结层还是硬质填充相添加到涂层中,都显著提高了单一PTFE涂层的摩擦学性能。Al_2O_3-PTFE复合涂层的耐磨性能优于Al_2O_3/PTFE复合涂层,两复合涂层的磨损率和摩擦系数依次为2.84×10^(-5)mm^3/N·m、9.97×10^(-5)mm^3/N·m和0.51、0.38;复合涂层的表面都具有良好的疏水性能,与水的静态接触角分别为155.4°和148.9°。良好的疏水性能源于表面粗糙的微纳米级突起结构和表面存在密集分布的低表面能氟化物的协同作用。进行摩擦磨损试验后表面的突起结构受到一定的破坏,涂层的疏水性能有所下降,但是Al_2O_3/PTFE复合涂层仍然具有超疏水性。

关键词：复合材料超疏水复合涂层大气等离子喷涂疏水性能耐磨性能

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调质结构对Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜力学性能影响

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稀有金属材料与工程 2018年第11期47卷 3468-3472页

作者：林松盛周克崧冯诚诚代明江石倩赵升升广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 深圳职业技术学院广东深圳518055

采用真空阴极电弧离子镀技术,在TC11钛合金和单晶Si片表面分别沉积不同调制周期、不同R_(Ti/TiN):RZr/ZrN调制比和不同厚度的Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜。用扫描电镜、X射线衍射仪、划痕仪、显微硬度计和应力测试仪分析测试了多层膜的截面形... 详细信息

采用真空阴极电弧离子镀技术,在TC11钛合金和单晶Si片表面分别沉积不同调制周期、不同R_(Ti/TiN):RZr/ZrN调制比和不同厚度的Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜。用扫描电镜、X射线衍射仪、划痕仪、显微硬度计和应力测试仪分析测试了多层膜的截面形貌、厚度、结合力、硬度和残余应力;重点研究了调制周期、调制比和膜层厚度等调制结构的改变对多层膜残余应力和相关性能的影响。结果表明:增加调制周期,则残余应力降低,结合力和硬度均增大;降低R_(Ti/TiN):RZr/ZrN调制比,则残余应力增大,结合力下降,硬度增加;增大多层膜厚度,则残余应力略有上升,结合力和硬度都提高,当膜层厚度达到7.54μm后,硬度稳定在30 GPa左右。

关键词： Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜调制结构残余应力电弧离子镀

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新型陶瓷基复合超疏水涂层的制备及其性能

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材料导报 2018年第20期32卷 3510-3516,3523页

作者：高硕洪刘敏张小锋邓春明广东工业大学材料与能源学院广州510006 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州510650

为了研究开发新型超疏水涂层的制备方法,改善涂层的结构与性能,以Al_2O_3-40%TiO_2(AT40)、PFA(全氟烷氧基乙烯基醚共聚物)粉末为原始材料,采用大气等离子喷涂(APS)技术,并调整电流、氩气流量等喷涂参数,在铝合金基体表面制备了两种不同... 详细信息

为了研究开发新型超疏水涂层的制备方法,改善涂层的结构与性能,以Al_2O_3-40%TiO_2(AT40)、PFA(全氟烷氧基乙烯基醚共聚物)粉末为原始材料,采用大气等离子喷涂(APS)技术,并调整电流、氩气流量等喷涂参数,在铝合金基体表面制备了两种不同的AT40/PFA复合超疏水涂层。利用相对应的测试仪器及分析手段对喷涂态涂层的相组成、显微结构、摩擦系数及基本性能等进行了表征分析。结果表明,两种涂层的相组成均为C_(20)F_(42)、Al_2TiO_5及少量的γ-Al_2O_3、α-Al_2O_3相;涂层表面均为圆形和椭圆形的粒状突起结构,其中突起结构的表面均存在类似荷叶表面结构的二元微纳米乳突结构,其表面粗糙度为9.3μm和12.41μm;所得涂层具有良好的综合性能,与水的静态接触角均达到了150°以上,滚动角为4～5°;在其他参数不变的情况下,随着电流的增大及氩气流量的减小,涂层中的陶瓷相含量增加,涂层的粗糙度、摩擦系数、显微硬度及结合强度均增大。

关键词：陶瓷基复合材料超疏水涂层大气等离子喷涂疏水性能微纳米乳突结构

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Al含量对TiAlN涂层组织结构和性能的影响

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材料导报 2018年第20期32卷 3573-3578,3589页

作者：杨鸿泰代明江李洪林松盛侯慧君石倩韦春贝广东工业大学材料与能源学院广州510006 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州510651

采用电弧离子镀技术在M35高速钢基体表面沉积三种Al含量的TiAlN涂层(Ti、Al的原子比为1∶2、1∶1.5、1∶1)。采用扫描电镜(SEM)、显微硬度计、X射线衍射仪(XRD)、三维表面轮廓仪、多功能材料表面性能试验仪以及高温氧化试验对涂层显微... 详细信息

采用电弧离子镀技术在M35高速钢基体表面沉积三种Al含量的TiAlN涂层(Ti、Al的原子比为1∶2、1∶1.5、1∶1)。采用扫描电镜(SEM)、显微硬度计、X射线衍射仪(XRD)、三维表面轮廓仪、多功能材料表面性能试验仪以及高温氧化试验对涂层显微结构及性能进行分析表征。结果表明:在同一工艺条件下,随着Al含量增加,TiAlN涂层的粗糙度增大,涂层表面质量下降,抗氧化性能降低,在800℃下氧化后表面形成TiO_2和Al_2O_3。在三种不同Al含量的TiAlN涂层中,Ti0.5Al0.5N涂层的综合力学性能最好,在800℃下,10h内具有最为优异的抗氧化性能。

关键词： TiAlN涂层 Al含量组织性能

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调制周期对Cr/CrN多层膜结构及性能的影响

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热加工工艺 2019年第10期48卷 136-139页

作者：黄儒明代明江林松盛刘洪喜昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650

采用电弧离子镀技术在6Cr13Mo低碳马氏体不锈钢基材表面沉积不同调制周期的Cr/CrN多层膜。利用扫描电镜、显微硬度仪、划痕仪、压痕仪、摩擦磨损试验机、3D轮廓仪研究Cr/CrN多层膜的结构和性能。结果表明:调制周期的变化对Cr/CrN多层膜... 详细信息

采用电弧离子镀技术在6Cr13Mo低碳马氏体不锈钢基材表面沉积不同调制周期的Cr/CrN多层膜。利用扫描电镜、显微硬度仪、划痕仪、压痕仪、摩擦磨损试验机、3D轮廓仪研究Cr/CrN多层膜的结构和性能。结果表明:调制周期的变化对Cr/CrN多层膜硬度影响较小;随着调制周期的减小,Cr/CrN多层膜致密性逐渐提高;不同调制周期下,Cr/CrN多层膜与基体结合力均在100 N以上,其中调制周期为321 nm的Cr/CrN多层膜的韧性及与基体结合性能最优;调制周期为569 nm的Cr/CrN多层膜的磨损率最低。

关键词：电弧离子镀调制周期 Cr/CrN多层膜

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磁过滤电弧离子镀制备DLC薄膜的表面形貌和成键状态

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材料研究与应用 2019年第2期13卷 83-89页

作者：郭朝乾林松盛石倩韦春贝李洪汪唯代明江广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室

利用磁过滤电弧离子镀技术在单晶Si基体表面沉积了类金刚石薄膜,研究了工作气压和偏压占空比对DLC薄膜表面形貌、沉积速率和成键情况的影响.通过扫描电子显微镜观察薄膜的表面形貌,利用Imagepro-plus图像处理软件统计薄膜表面大颗粒的... 详细信息

利用磁过滤电弧离子镀技术在单晶Si基体表面沉积了类金刚石薄膜,研究了工作气压和偏压占空比对DLC薄膜表面形貌、沉积速率和成键情况的影响.通过扫描电子显微镜观察薄膜的表面形貌,利用Imagepro-plus图像处理软件统计薄膜表面大颗粒的面积和数量,通过拉曼光谱仪测量类金刚石薄膜的成键状态,结果表明,随着工作气压从0.1Pa升至0.5Pa,薄膜表面大颗粒的总面积逐渐增加,沉积速率下降,sp3键含量增加;偏压占空比从15%提高至75%,表面大颗粒的总面积和数量均不断升高,沉积速率下降,薄膜中sp3键含量先降后升;占空比为30%时,薄膜中sp3键含量最低.

关键词：类金刚石薄膜磁过滤电弧离子镀大颗粒成键状态

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CrN膜层结构对其性能的影响

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材料研究与应用 2019年第3期13卷 195-201页

作者：林松盛黄儒明苏一凡石倩韦春贝代明江广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室

为制备厚且结合良好的硬质陶瓷膜层,采用真空阴极电弧离子镀技术,在6Cr13Mo钢表面分别沉积不同膜层结构的CrN膜.利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、划痕仪和磨擦磨损试验仪分析探讨了膜层结构与性能之间的关系.结果表明:单层结构... 详细信息

为制备厚且结合良好的硬质陶瓷膜层,采用真空阴极电弧离子镀技术,在6Cr13Mo钢表面分别沉积不同膜层结构的CrN膜.利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、划痕仪和磨擦磨损试验仪分析探讨了膜层结构与性能之间的关系.结果表明:单层结构CrN膜沿(111)择优生长;随膜层厚度的增加,颗粒等缺陷增多及晶粒长粗,致密度下降,结合力及磨损率下降;多层结构Cr-CrN膜沿(200)择优生长,随膜层厚度的增加,晶粒细小,致密性高,结合力及磨损率保持稳定;当厚度在20μm左右时,单层结构Cr-CrN膜硬度(Hv)为1899、结合力为13 N、磨损率为17.30×10^-6 mm^3/m·N,而多层结构Cr-CrN膜硬度(Hv)为2000、结合力为100 N、磨损率为4.25×10^-6 mm^3/m·N;多层结构Cr-CrN膜的性能明显优于单层结构CrN膜.

关键词： CrN膜膜层结构电弧离子镀结合力磨损率

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等离子喷涂-物理气相沉积用YSZ粉末制备及涂层表征

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湘潭大学学报（自然科学版） 2019年第6期41卷 52-60页

作者：邓子谦殷建安刘敏邓春明毛杰广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室&广东省现代表面工程技术重点实验室

热障涂层与高温合金、气膜冷却技术并称为航空发动机涡轮叶片的三大关键技术.等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)工艺是最具潜力的未来航空发动机热障涂层制备方法之一,其制备的羽-柱状结构热障涂层兼具APS和EB-PVD热障涂层的优点.为了进... 详细信息

热障涂层与高温合金、气膜冷却技术并称为航空发动机涡轮叶片的三大关键技术.等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)工艺是最具潜力的未来航空发动机热障涂层制备方法之一,其制备的羽-柱状结构热障涂层兼具APS和EB-PVD热障涂层的优点.为了进一步提高热障涂层性能,需要开发与PS-PVD工艺相匹配的新型YSZ粉末.该文先采用喷雾干燥法制备出3种不同纳米团聚YSZ粉末,再使用相同PS-PVD工艺制备成涂层,最后对粉末特性和涂层性能进行评价,以研究制粉工艺-粉末特性-涂层性能之间的联系.实验结果表明:悬浮液固含量越高,制备出的粉末呈现球形越规则,粒径也越大,喷涂的气化率和沉积率越高;制备的YSZ涂层由致密初始生长层和羽-柱状结构两部分构成;使用固含量45%的悬浮液制备的粉末喷涂所获得的涂层具有良好的结合强度和抗热震性能.

关键词：热障涂层等离子喷涂-物理气相沉积柱状结构涂层氧化锆粉末喷雾干燥法

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